Nghiên cứu đời sống của cây lạc (arachis hypogea l.) trong điều kiện nóng hạn ở vụ hè

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 117 NGHIÊN CỨU ĐỜI SỐNG CỦA CÂY LẠC (ARACHIS HYPOGEA L.) TRONG ĐIỀU KIỆN NÓNG HẠN Ở VỤ HÈ TẠI ĐÀ NẴNG A RESEARCH ON THE LIFE OF THE PEANUT UNDER THE DROUGHT CONDITIONS OF THE SUMMER CROP IN DANANG Nguyễn Tấn Lê, Vũ Đình Ngàn Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Cây lạc trồng vụ hè trong điều kiện nóng hạn tại Đà Nẵng khi được bón bổ sung một số nguyên tố khoáng đã sinh trưởng phát triển thuận lợi hơn. Qua thực nghiệm đã rút ra kết quả: Các quá trình sinh lý hóa sinh hoạt động có hiệu quả hơn: hàm lượng diệp lục, độ cảm quang của diệp lục, cường độ quang hợp, hoạt tính của enzim hô hấp, hàm lượng axit hữu cơ tổng số, hàm lượng vitamin C tăng lên; cường độ thoát hơi nước, cường độ hô hấp giảm đi so với đối chứng. Quá trình sinh trưởng tiến hành thuận lợi hơn: chiều cao cây, diện tích lá, trọng lượng tươi, trọng lượng khô, số lượng nốt sần ở rễ tăng lên so với đối chứng. Năng suất và phẩm chất hạt được cải thiện: tăng số lượng quả/cây, trọng lượng hạt/cây; tăng hàm lượng protein, hàm lượng lipit trong hạt so với đối chứng. ABSTRACT With the use of fertilizers in supplementing mineral elements to the peanut grown in the drought climate of the summer crop in Danang, the growth and the development of the plant were advantageous over the controlled lot. The experiment showed that the process of physilological and chemical biology of the plant attained good effects: there was an increase in the content of chlorophyll, the photosensitive, the intensity of photosynthesis, the activity of catalaz enzyme, the content of total organic acids and vitamin C, but there was some reduction in the intensity of transpiration and respiration. The plant growth was improved with some advantages: the height of the plant, the assimilation surface, the fresh and dry weight, the number of nodosity increased. The productivity and the the quality of grains ameliorated: there was a rise in the total number of fruits/plants, the weight of grains/plants and the content of protein and lipid. 1. Đặt vấn đề Cây lạc (Arachis hypogea L.) đang được trồng rộng rãi khắp nơi trong nước, góp phần cung cấp thực phẩm trong bữa ăn hằng ngày của nhân dân ta. Lạc trồng thích hợp vào vụ Xuân, Đông Xuân [9]. Khi trồng trái vụ vào mùa Hè có năng suất thấp do điều kiện thiếu nước và nhiệt độ cao vượt quá ngưỡng chịu đựng. làm cho quá trình sinh lý trong cây bị rối loạn: suy giảm quá trình trao đổi chất qua màng tế bào, diệp lục ở lá bị phân hủy, quá trình tổng hợp protein bị ngưng trệ, tích lũy nhiều hợp chất độc hại trong cơ thể… Một số tác giả đã đề nghị các biện pháp can thiệp giúp cây trồng tăng cường sự chống chịu các điều kiện bất lợi về nóng hạn [2] như luyện hạt giống trước khi gieo (Ghenken, 1947), chọn giống chịu nóng và chịu hạn (Nguyễn Như Khanh, Ngô Văn Bảo thực nghiệm ở cây đậu tương, 1995 [3]), sử dụng các chất kích thích sinh trưởng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 118 tác động trực tiếp lên chất nguyên sinh của tế bào (Leopol, Went, 1952; Nguyễn Bá Lộc [7] thực nghiệm ở cây lạc và cây đậu cowpea, 1993), sử dụng bón bổ sung các nguyên tố đại lượng và nguyên tố vi lượng (Nguyễn Như Khanh, 1978 thực nghiệm ở cây bèo hoa dâu; Nguyễn Văn Sức, 1996 thực nghiệm ở cây lạc) [2],[8]. Trên cơ sở lý luận và thực tiễn, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu trồng lạc thí nghiệm trong vụ Hè trong điều kiện nắng nóng tại Đà Nẵng, bằng cách sử dụng dung dịch muối canxi clorua và tổ hợp các nguyên tố vi lượng molypđen, mangan, đồng, bo để bón bổ sung qua các thời ký sinh trưởng nhằm khắc phục những tổn hại của cây khi gặp khô hạn và nhiệt độ cao. 2. Phương pháp nghiên cứu Thực nghiệm của chúng tôi sử dụng giống Lạc Giấy Đồng Nai làm đối tượng nghiên cứu, được tiến hành theo phương pháp trồng cây trong chậu với 4 lần nhắc lại. Mỗi chậu có kích thước 45 x 28 x 25 cm, chứa 25dm3 đất và được bón với thành phần: 4g NH4SO4, 6g K2PO4, 4g KCl. Đất trồng là loại đất ruộng thuộc phường Hòa Minh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng; thuộc chân đất nhẹ, chủ yếu là cát mịn và cát thô (88,80%), một phần nhỏ là sét, phù hợp cho việc trồng lạc. Trong thời gian thực nghiệm, nhiệt độ trung bình tối đa/tháng của không khí dao động từ 3602 đến 3704, độ ẩm trung bình thấp nhất/tháng của không khí dao động từ 41% đến 48%. Để xử lý tăng cường tình chịu hạn và chịu nóng cho cây lạc, chúng tôi đã theo dõi qua các lô thí nghiệm như sau: - Lô 1: Đối chứng: không xử lý bổ sung. - Lô 2: Xử lý bổ sung dung dịch CaCl2 với nồng độ 0,28% - Lô 3: Xử lý bổ sung dung dịch tổ hợp 4 nguyên tố vi lượng (NTVL) Mo (nồng độ 250 ppm, dưới dạng muối amôn molypdat), Mn (nồng độ 100 ppm, dưới dạng muối mangan sunfat), Cu (nồng độ 100 ppm, dưới dạng muối đồng sunfat), B (nồng độ 50 ppm, dưới dạng axit boric) - Lô 4: Xử lý phối hợp dung dịch CaCl2 và dung dịch tổ hợp NTVL. Trước khi gieo, hạt lạc giống được ngâm trong các dung dịch xử lý trong thời gian 2 giờ và phun vào lá mỗi lần 0,5 lít dung dịch khi cây được 3 lá, 5 lá, 7 lá và kết thúc ra hoa. Chỉ tưới nước khi cây có dấu hiệu héo kiệt nước; mỗi lần tưới mỗi chậu 2 lít nước. Các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất xác định theo phương pháp cân, đo, đếm. Độ ẩm cây héo xác định theo phần trăm lượng nước còn lại trong đất mà cây không hấp thụ được. Các chỉ tiêu sinh lý hóa sinh được phân tích theo các phương pháp nghiên cứu chuyên ngành. Các số liệu được xử lý số liệu theo phương pháp thống kê sinh học. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 119 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL Mo, Mn, Cu, B đến hoạt động sinh lý của cây lạc Dưới tác động của CaCl2 và của các NTVL đã làm tăng cường tính chống chịu nóng và hạn của cây lạc thông qua việc điều chỉnh độ nhớt của chất nguyên sinh và tốc độ của các phản ứng sinh hóa, tổng hợp và phân giải các chất trong cơ thể theo hướng có lợi, được phân tích theo các chỉ tiêu sau: - Độ ẩm của đất là yếu tố sinh thái giới hạn, quyết định sự sống còn của cây trồng trong điều kiện nóng hạn; cùng một độ ẩm đất như nhau, cá thể nào không bị héo hoặc ít bị héo hơn sẽ có khả năng chống chịu nhiều hơn. Kết quả theo dõi được trình bày ở bảng 1 chứng tỏ CaCl2 cũng như các NTVL đã có tác dụng làm tăng độ giữ nước của mô so với đối chứng. Bảng 1. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến độ ẩm cây héo ở cây lạc (giai đoạn 5 lá) Nhiệt độ không khí Độ ẩm của đất Mức độ héo (xếp theo thứ tự từ nhiều đến ít) 42% 5,38% ĐC Ca+VL Ca VL - Trong cơ thể thực vật, axit hữu cơ và vitamin C có vai trò to lớn trong việc giải độc cho cây khi gặp nhiệt độ cao. Axit hữu cơ là những hợp chất trung gian được tạo ra trong quá trình oxi hoá các cơ chất sẵn sàng kết hợp với NH3 để tạo thành amin. Vitamin C có khả năng kháng oxi hóa, tăng cường sự hấp thu sắt và canxi vào cơ thể. Hàm lượng axit hữu cơ tổng số và hàm lượng vitamin C trong lá của lạc vào giai đoạn 7 lá được trình bày ở bảng 2 cho thấy hiệu lực của CaCl2 cũng như tổ hợp các NTVL khi xử lý riêng lẻ cũng như phối hợp giữa chúng trong việc khắc phục những bất lợi do nhiệt độ cao gây ra trong cơ thể cây lạc. Bảng 2. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến hàm lượng axit hữu cơ tổng số (mN/g) và hàm lượng vitamin C (mg/100g) trong lá của cây lạc Axit hữu cơ tổng số Vitamin C Công thức thí nghiệm X ± m CV % % so với ĐC X ± m CV % % so với ĐC ĐC 102,4 ± 3,1 6,14 100,00 21,12 ± 2,41 3,51 100,00 CaCl2 125,8 ± 3,6 8,15 122,85 24,37 ± 3,05 4,01 115,39 VL 120,7 ± 4,2 8,23 117,87 25,72 ± 3,83 6,72 121,78 CaCl2+VL 113,2 ± 4,7 6,52 110,54 24,33 ± 2,56 5,35 115,20 - Trong điều kiện khô hạn, thiếu nước, sự thoát hơi nước là một tác nhân gây trở ngại cho đời sống của cây. Kết quả theo dõi cường độ thoát hơi nước ở lá của cây lạc vào buổi trưa, lúc cây lạc được 7 lá, nhiệt độ không khí 410C, độ ẩm không khí 42% TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 120 được trình bày ở bảng 3 cho thấy khi có xử lý muối CaCl2 và tổ hợp các NTVL đã làm chậm bớt sự thoát hơi nước so với đối chứng. Bảng 3. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến cường độ thoát hơi nước của cây lạc Cường độ THN (g/dm2 lá/giờ) So sánh với đối chứng Công thức X ± m % t tα P ĐC 4,45 ± 0,07 100,00 CaCl2 3,52 + 0,19 79,10 4,59 3,75 0,98 VL 3,47 ± 0,22 77,98 4,24 3,75 0,98 CaCl2+VL 3,93 ± 0,04 88,31 2,33 2,13 0,90 (tất cả các công thức đều có t > tα với mức xác suất tin cậy P) - Trong hoạt động hô hấp của cây, sẽ liên tục tạo ra H2O2 trong tế bào; catalaz là enzim có vai trò phân giải H2O2 và oxy hóa rượu etylic, metylic, formaldehyt nhằm giải độc cho cây. Kết quả xác định hoạt tính của enzim catalaz và cường độ hô hấp ở lá cây lạc ở giai đoạn 7 lá được trình bày ở bảng 4. Bảng 4. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến hoạt tính của enzim catalaz (µM H2O2/g/phút) và cường độ hô hấp (mgCO2/dm2/giờ) ở lá của cây lạc Hoạt tính của enzim catalaz Cường độ hô hấp Công thức thí nghiệm X ± m CV % % so với ĐC X ± m CV % % so với ĐC ĐC 110,7 ± 3,7 7,42 100,00 54,09 ± 2,23 3,18 100,00 CaCl2 125,6 ± 3,8 6,11 113,46 45,03 ± 2,39 4,56 83,25 VL 128,5 ± 2,9 5,34 116,08 45,83 ± 2,27 4,12 84,73 CaCl2+VL 118,2 ± 1,9 6,15 106,78 49,02 ± 0,43 3,92 90,63 Trong điều kiện nóng hạn, ở các công thức thí nghiệm hoạt tính của enzim catalaz đã tăng lên so với đối chứng và cường độ hô hấp có xu hướng giảm đi nhằm hạn chế sự tỏa nhiệt và phân giải các hợp chất hữu cơ cần thiết để duy trì hoạt động sinh trưởng bình thường của cây. - Hoạt động quang hợp được đánh giá qua hàm lượng diệp lục tổng số, tỉ lệ liên kết của diệp lục, khả năng tiếp nhận năng lượng ánh sáng của diệp lục và cường độ tích lũy chất khô. Kết quả xác định hàm lượng diệp lục tổng số là hàm lượng diệp lục liên kết ở lá cây lạc vào giai đoạn cây được 7 lá được trình bày ở bảng 5. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 121 Bảng 5. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến hàm lượng diệp lục tổng số (mg/g lá tươi) và tỉ lệ diệp lục liên kết (%) ở lá của cây lạc Hàm lượng diệp lục tổng số Tỉ lệ diệp lục liên kết Công thức thí nghiệm X ± m CV % % so với ĐC X ± m CV % % so với ĐC ĐC 2,435 ± 0,089 2,11 100,00 75,43 ± 1,17 1,93 100,00 CaCl2 2,719 ± 0,034 1,09 111,66 86,15 ± 0,95 1,27 114,21 VL 2,997 ± 0,012 1,32 123,08 87,56 ± 1,47 1,26 116,08 CaCl2+VL 2,882 ± 0,087 2,16 118,36 89,07 ± 0,75 1,08 118,08 Hàm lượng diệp lục ở các công thức xử lý cao hơn ở công thức đối chứng cũng như sự gia tăng hàm lượng diệp lục liên kết trong phức hệ diệp lục - proteit - lipoit chứng tỏ trong trường hợp cây gặp điều kiện nóng hạn, các NTVL và CaCl2 đã có tác động làm giảm bớt sự hủy hoại diệp lục, tạo điều kiện cho hoạt động quang hợp của cây tiến hành bình thường. Kết quả phân tích khả năng cảm quang của diệp lục cũng đã cho thấy trong thời gian 60 phút chiếu sáng, ở các lô thí nghiệm, độ cảm quang của diệp lục đã tăng lên so với đối chứng, thể hiện sự hấp thụ tốt quang năng chuyển thành dạng hóa năng ngay trong pha đầu tiên của quang hợp, tạo điều kiện cho việc tích lũy chất hữu cơ dẫn đến việc hình thành năng suất và phẩm chất hạt lúc thu hoạch. Xác định cường độ tích luỹ chất khô trong quang hợp của cây lạc trong thí nghiệm được trình bày qua bảng 6 cho thấy dưới tác động của tổ hợp NTVL và CaCl2 đã có tác động thuận lợi đến quá trình cố định CO2 trong pha tối làm gia tăng sự tích lũy chất hữu cơ ở lá. Bảng 6. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến cường độ tích luỹ chất khô của cây lạc Cường độ quang hợp (mg/dm2/h) So sánh với đối chứng Công thức X ± m % t tα P ĐC 3,8 ± 0,1 100,00 CaCl2 4,5 ± 0,2 118,42 3,13 2,78 0,95 VL 4,8 ± 0,1 126,31 7,07 4,60 0,99 CaCl2+VL 4,3 ± 0,2 113,16 2,23 2,13 0,90 (tất cả các công thức đều có t > tα với mức xác suất tin cậy P) 3.2. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL Mo, Mn, Cu, B đến quá trình sinh trưởng phát triển của cây lạc Thông qua tác động tốt của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến hoạt động sinh lý, quá TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 122 trình sinh trưởng phát triển của cây lạc ở các công thức thí nghiệm đã có sự cải thiện rõ rệt so với đối chứng, thông qua các chỉ số về chiều cao cây, diện tích lá, trọng lượng tươi, trọng lượng khô và số lượng nốt sần ở rễ. Bảng 7. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến các chỉ tiêu sinh trưởng của cây lạc (giai đoạn chuẩn bị ra hoa) Công thức Chỉ tiêu theo dõi ĐC X ± m CaCl2 X ± m VL X ± m CaCl2 + VL X ± m Chiều cao thân (cm) 25,87 ± 0,51 (100,00%) 27,37 ± 0,37 (105,80%) 28,12 ± 0,51 (108,70%) 27,75 ± 0,25 (107,27%) Diện tích lá (dm2) 0,304± 0,002 (100,00%) 0,290± 0,003 (95,40%) 0,394± 0,018 (129,61%) 0,381± 0,009 (125,33%) Trọng lượng tươi (g) 7,64 ± 0,12 (100,00%) 10,35± 0,67 (135,47%) 9,64 ± 0,45 (126,18%) 9,67± 0,20 (126,57%) Trọng lượng khô (g) 1,36 ± 0,02 (100,00%) 1,65± 0,09 (121,32%) 2,01 ± 0,12 (147,79%) 1,89 ± 0,07 (138,97%) Số lượng nốt sần 163,1± 8,6 (100,00%) 188,3± 5,4 (115,45%) 193,5± 7,3 (118,64%) 232,6± 9,8 (142,61%) 3.3. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL Mo, Mn, Cu, B đến năng suất và phẩm chất hạt của cây lạc Năng suất trồng lạc qua thực nghiệm nghiên cứu được đánh giá thông qua các yếu tố số quả/cây, tỉ lệ quả lép, trọng lượng quả chắc/cây. Bảng 8. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp NTVL đến năng suất của cây lạc Số quả/cây (quả) Tỉ lệ quả lép (%) Trọng lượng quả chắc/cây (g) Công thức X ± m X ± m X ± m ĐC 14,2 ± 1,1 29,58 ± 2,05 13,09 ± 0,72 CaCl2 16,3 ± 1,3 23,93 ± 1,89 15,84 ± 0,23 VL 16,8 ± 1,1 15,48 ± 2,02 16,43 ± 0,36 CaCl2+VL 16,0 ± 1,2 25,00 ± 1,63 14,86 ± 0,42 Kết quả thu được trình bày ở bảng 8 cho thấy: - Công thức xử lý NTVL cho năng suất quả/cây cao nhất, tăng 18,31% so với đối chứng, tiếp theo là công thức xử lý CaCl2 tăng 14,79% và cuối cùng là công thức phối hợp Ca+VL tăng 12,68% so với đối chứng. - Ở các lô thí nghiệm đều có tỉ lệ quả lép giảm đi so với đối chứng, nổi bật nhất TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 123 là công thức xử lý NTVL, tiếp theo là công thức xử lý Ca và cuối cùng là công thức phối hợp Ca+VL. - Công thức xử lý tổ hợp NTVL đã có tác dụng làm tăng được trọng lượng khô của tổng số quả lạc/cây 25,52% so với đối chứng; tiếp theo là công thức xử lý với CaCl2 làm tăng 21,01% và cuối cùng là công thức phối hợp Ca+VL tăng 13,52% so với đối chứng. Phẩm chất hạt lạc thu được sau thí nghiệm xác định thông qua hàm lượng lipit tổng số và protein tổng số chứa trong hạt. Kết quả được trình bày ở bảng 9. Bảng 9. Ảnh hưởng của CaCl2 và tổ hợp VL đếnchất lượng hạt lạc Công thức Hàm lượng lipit tổng số (%) Hàm lượng protein tổng số (%) ĐC 46,1% 26,0% CaCl2 48,1% 26,3% VL 48,2% 27,6% CaCl2+VL 46,5% 26,1% Kết quả phân tích cho thấy nguyên tố Ca và các nguyên tố vi lượng Mo, B, Mn, Cu đã có tác dụng làm tăng hàm lượng lipit tổng số và protein tổng số so với đối chứng. 4. Kết luận - Cây lạc được xử lý với CaCl2 và tổ hợp NTVL Mo, B, Mn, Cu đã có tác động thuận lợi đến các quá trình sinh lý, sinh trưởng, năng suất, phẩm chất hạt. - Trong điều kiện khí hậu và thời tiết mùa hè tại Đà Nẵng có thể bón bổ sung bằng CaCl2 và tổ hợp các NTVL Mo, B, Mn, Cu để tăng cường tính chịu nóng và chịu hạn cho cây lạc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Văn Bộ (2005), Bón phân cân đối và hợp lý cho cây trồng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. [2]. Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng (2008), Sinh lý học thực vật, NXB Giáo dục, Hà Nội. [3]. Nguyễn Như Khanh, Mã Ngọc Cẩm (1996), "Nghiên cứu bước đầu ảnh hưởng của xitokinin và KClO3 đến năng suất và một số chỉ tiêu phẩm chất của quả cà chua giống CS1 vào vụ hè ở Hà Nội", Thông báo Khoa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Quốc gia Hà Nội, 5, tr.55-59. [4]. Nguyễn Tấn Lê (2010), “Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố vi lượng B, Mn, Cu, Zn, đến tính chịu hạn và chịu nóng của cây vừng”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, 1(36), tr.77-82. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 124 [5]. Nguyễn Tấn Lê (2010), “Ảnh hưởng của Gibberellin đến sự phát triển và năng suất của cây vừng trong điều kiện nhiệt độ cao vào vụ hè tại Đà Nẵng”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, 3(38), tr.111-116. [6]. Nguyễn Tấn Lê (2010), “Tác dụng của việc xử lý muối canxi clorua làm tăng tính chịu nóng của cây vừng trồng vụ hè tại Đà Nẵng”, Tạp chí Kinh tế Sinh thái, 36, tr.27-31. [7]. Nguyễn Bá Lộc (1993), "Ảnh hưởng của các chất kích thích sinh trưởng thực vật (auxin và gibberellin) đến tính chịu nóng của cây lạc và đậu Cowpea), Tập san Khoa học - Sinh học, trường Đại học Sư phạm Huế, 2, tr. 15-19. [8]. Nguyễn Xuân Trường (2005), Phân bón vi lượng và siêu vi lượng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. [9]. Tạ Quốc Tuấn, Trần Văn Lợt (2006), Cây đậu phộng - Kỹ thuật trồng và thâm canh, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. [10]. Bùi Trang Việt (2002), Sinh lí thực vật đại cương, NXB Đại học Quốc gia, thành phố Hồ Chí Minh.